Development of alginate-based active packaging systems incorporating pequi (Caryocar brasiliense) residue-derived extracts for olive oil preservation

Verpakkingen voor voedingsmiddelen doen meer dan alleen het vasthouden van wat we eten; ze fungeren als een schild dat delicate producten beschermt tegen de elementen die ervoor zorgen dat ze bederven. Voor oliën zoals olijfolie is zuurstof de grootste vijand. Wanneer deze wordt blootgesteld aan lucht, licht of warmte, beginnen de vetten in de olie af te breken in een proces dat oxidatie wordt genoemd, wat leidt tot ranzigheid, onaangename smaken en een verlies aan voedingswaarde. Om dit te bestrijden, heeft de wetenschap lang gekeken naar "actieve verpakking", een slimme aanpak waarbij de container zelf nuttige stoffen vrijgeeft, zoals natuurlijke antioxidanten, om dit verval te vertragen. Tegelijkertijd zoekt de wereld naar alternatieven voor plastic, dat eeuwenlang in het milieu blijft voortbestaan. Dit heeft onderzoekers ertoe aangezet om biologisch afbreekbare materialen te verkennen gemaakt van natuurlijke polymeren, zoals de uit zeewier afgeleide substantie alginaat, die flexibele, eetbare films kunnen vormen. De uitdaging ligt in het vinden van een bron van natuurlijke antioxidanten die zowel krachtig als duurzaam is, bij voorkeur door afval om te zetten in een hulpbron.

In de Braziliaanse Cerrado, een uitgestrekte tropische savanne, groeit een vrucht genaamd pequi. Hoewel de vrucht een culinair basisproduct is in de regio, laat het proces van de bereiding van de vrucht een enorme hoeveelheid afval achter. De buitenste schil en de vleesachtige laag direct daaronder, bekend als het epicarp en mesocarp, maken ongeveer 84 procent van het totale gewicht van de vrucht uit. Deze resten worden gewoonlijk weggegooid of gebruikt voor doeleinden met een lage waarde, maar ze zijn in werkelijkheid rijk aan fenolische verbindingen, die natuurlijke chemicaliën zijn die bekend staan om hun vermogen om oxidatie te bestrijden. Een team van onderzoekers van drie Braziliaanse universiteiten zette zich in om te zien of zij deze beschermende verbindingen uit het pequi-afval konden opvangen en in een nieuw soort verpakking konden inbedden. Hun doel was om een biologisch afbreekbare film te creëren die niet alleen olijfolie kon bevatten, maar deze ook actief kon helpen conserveren door antioxidanten uit de verpakking zelf vrij te geven.

De wetenschappers begonnen met het verzamlen van rijpe pequi-vruchten en het zorgvuldig scheiden van de buitenste lagen. Ze droogden deze resten, maalden ze tot een fijn poeder en extraheerden de nuttige verbindingen met een mengsel van water en ethanol. Vervolgens maakten ze een vloeibare oplossing van natriumalginaat, een natuurlijk polymeer, en mengden ze deze pequi-extracten in verschillende concentraties erbij. Door dit mengsel in platte schalen te gieten en te laten drogen, produceerden ze dunne, flexibele films. Ze testten films met extracten van de buitenste schil (epicarp) en het binnenste vruchtvlees (mesocarp) bij concentraties van 10, 20 en 30 procent. De resultaten toonden aan dat het toevoegen van de pequi-extracten de eigenschappen van de films aanzienlijk veranderde. De films werden minder oplosbaar in water, wat betekent dat ze beter bestand zijn tegen vochtige omstandigheden, en ze werden ondoorzichtiger, wat helpt om licht te blokkeren dat olie kan beschadigen. De films werden ook sterker en minder rekbaar, een verandering die waarschijnlijk wordt veroorzaakt door de interactie van de extractmoleculen met de alginaatketens. Het belangrijkste was dat de films rijk werden aan antioxidanten, waarbij de hoogste concentratie fenolische verbindingen meer dan 113 milligram per gram film bereikte, een niveau dat veel hoger is dan dat van de gewone alginaatfilm.

Om te zien of deze films daadwerkelijk voedsel konden beschermen, selecteerden de onderzoekers de twee best presterende formuleringen — één met 20 procent epicarp-extract en een andere met 10 procent mesocarp-extract — en maakten ze hiervan kleine zakjes. Ze plaatsten monsters van pure olijfolie in deze zakjes en bewaarden deze in een oven op 60 graden Celsius gedurende 16 dagen. Deze omgeving met hoge temperatuur fungeert als een versnelde test, die ongeveer vier maanden opslag bij kamertemperatuur simuleert. Ze vergeleken deze monsters met olie in een gewoon alginaatzakje en olie in een standaard commerciële amberkleurige fles. De resultaten waren duidelijk: de olijfolie beschermd door de pequi-extractzakjes bleef verser. Na de opslagperiode had de olie in de actieve zakjes lagere niveaus van peroxiden, wat de eerste tekenen zijn van olie die bederft, en behield het een hoger niveau van natuurlijke antioxidantactiviteit in vergelijking met de olie in het gewone zakje of de commerciële fles. Ook de zuurgraad van de olie bleef stabieler in de actieve verpakking.

De studie toont aan dat het mogelijk is om het overvloedige afval van de pequi-vrucht om te zetten in een functioneel hulpmiddel voor voedselconservering. Door de natuurlijke antioxidanten van de vrucht in een biologisch afbreekbare alginaatfilm in te bedden, hebben de onderzoekers een verpakkingssysteem gecreëerd dat actief de oxidatie bestrijdt die olijfolie doet bederven. Hoewel de studie onder versnelde omstandigheden werd uitgevoerd, suggereren de bevindingen dat deze actieve zakjes een duurzame manier kunnen bieden om de houdbaarheid van lipiderijke voedingsmiddelen te verlengen. Het werk wijst op een veelbelovend pad vooruit waarbij agro-industriële residuen niet simpelweg worden weggegooid, maar in plaats daarvan worden getransformeerd tot waardevolle componenten voor een schonere, effectievere toekomst van voedselverpakkingen.